螺旋扭曲管換熱器強(qiáng)化傳熱與流阻性能的數(shù)值模擬分析.pdf

1、螺旋扭曲管主要是由普通光滑直圓管經(jīng)過(guò)壓扁之后再扭曲加工制成，屬于近年來(lái)國(guó)際上問(wèn)世不久的高效強(qiáng)化傳熱管重要研究成果之一。與傳統(tǒng)的管殼式換熱器相比，使用螺旋扭曲管作為換熱元件不僅可以有效地改善提升傳熱效率、降低壓降，并且又可以保證優(yōu)良的抗振性與防垢性，此外它還能滿足符合節(jié)省耗材與占地面積、易于清洗等工業(yè)設(shè)備制造運(yùn)行需求。然而國(guó)內(nèi)有關(guān)螺旋扭曲管換熱器的研究起步較晚，同國(guó)外相比不僅研究層次淺顯單薄而且還欠缺豐富的實(shí)踐數(shù)據(jù)驗(yàn)證，因此極其有必要對(duì)其

2、強(qiáng)化傳熱與流阻性能進(jìn)行深入探討分析。本文通過(guò)數(shù)值模擬方法所獲取的主要研究?jī)?nèi)容如下所列：
　?。?）將螺旋扭曲管管程流體的流體流動(dòng)軌跡與光滑直圓管管程、光滑直橢圓管管程進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)了其特殊的流動(dòng)形式導(dǎo)致流體在流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生了垂直于換熱管軸線（主流方向）的二次流，并以此為突破點(diǎn)從流體流動(dòng)狀態(tài)及場(chǎng)協(xié)同角度兩個(gè)方面詳細(xì)解釋分析了螺旋扭曲管的管程強(qiáng)化傳熱機(jī)理。
　?。?）研究了流體雷諾數(shù) Re對(duì)螺旋扭曲管管程傳熱及流動(dòng)性能、二次流流

3、動(dòng)形式、速度場(chǎng)與溫度梯度場(chǎng)協(xié)同性能的具體影響，最終通過(guò)結(jié)合管程強(qiáng)化傳熱綜合性能評(píng)價(jià)因子指出了螺旋扭曲管最為適宜的工作條件為雷諾數(shù)Re≤11000。
　?。?）研究了幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)長(zhǎng)短軸之比a/b和扭距P對(duì)螺旋扭曲管管程傳熱及流動(dòng)性能、二次流流動(dòng)形式、速度場(chǎng)與溫度梯度場(chǎng)協(xié)同性能的具體影響，最終通過(guò)結(jié)合管程強(qiáng)化傳熱綜合性能評(píng)價(jià)因子指出應(yīng)當(dāng)如何合理地選擇最適宜工業(yè)實(shí)際應(yīng)用具體需求的螺旋扭曲管。
　?。?）將螺旋扭曲管換熱器的殼程流體

4、流動(dòng)軌跡與光滑直圓管換熱器、光滑直橢圓管換熱器進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其一樣存在垂直于主流方向的二次流，并且流體流動(dòng)狀態(tài)呈現(xiàn)周期性的變化，其次還因?yàn)樽灾蔚奶厥饨Y(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生明顯的尾流現(xiàn)象。雖然經(jīng)分析螺旋扭曲管換熱器殼程具有良好的強(qiáng)化傳熱效果，但是不可忽視的是由于其殼體內(nèi)壁面與管束之間區(qū)域鮮有螺旋狀流動(dòng)，導(dǎo)致出現(xiàn)傳熱盲區(qū)。
　?。?）研究了流體雷諾數(shù) Re對(duì)螺旋扭曲管換熱器殼程傳熱及流動(dòng)性能、二次流流動(dòng)形式、速度場(chǎng)與溫度梯度場(chǎng)協(xié)同性能的具體影響